Faktoren der pflanzlichen Phosphornutzungseffizienz in unfruchtbaren Böden

01.07.2022 bis 27.02.2023

Das Projekt zielt auf die Gewinnung eines grundsätzlichen Verständnisses der manipulierbaren Faktoren zur Optimierung der Phosphoraufnahme junger Pflanzen ab. Verschiedene Phosphorspezies werden entweder in Kombination mit Biostimulanzien, weiteren Mikronährstoffen oder pflanzenwachstumsfördernden Mikroorganismen appliziert. Das Projekt soll speziell darauf abzielen, Pflanzen in jungen Wachstumsstadien zu untersuchen, da hier eine erhöhte Sensitivität bezüglich deren Abhängigkeit von Makronährelementen wie Phosphor vorliegt. Es sollen im speziellen besonders unfruchtbare, phosphorarme Böden untersucht werden, um sowohl deren Potential zur Renaturierung als auch für landwirtschaftliche Nutzung zu eruieren.
In Rhizoboxen wird mittels Phosphorimaging der 33P-markierten Phosphorspezies deren Mobilisierung µm-exakt visualisiert und die Aufnahme durch die Wurzel quantifiziert. Die Phosphorformen werden frei verfügbar oder in speziellen „mesh-bags“ (hyphen- aber nicht wurzelpermeable Membranen) appliziert, um die Aufnahme durch Mykorrhizapilze zu differenzieren. Es soll untersucht werden, ob die potentiell die Phosphornutzungseffizienz (PUE) verbessernden Co-Applikationen die P-Nutzung unter Extrembedingungen, wie sie im Rahmen des Klimawandels gehäuft auftreten werden, signifikant verbessern können. Hierbei sollen die Jungpflanzen auf den P-Armen Böden sowohl Hitzestress (heat waves) als auch extremen Dürren ausgesetzt werden. Im Anschluss an die Inkubations- und Imagingphase werden die Rhizotrone geerntet und die Phosphoraufnahme durch die Pflanzen quantifiziert.
Dieser Forschung kommt speziell in Bezug auf die Faktoren des globalen Wandels eine extrem hohe Bedeutung zu, da:
1) erhöhte atmosphäre CO2-Konzentrationen und N-Depositionen die Ökosysteme global „aufdüngen“ und den primären Mangelnährstoff zunehmend in Richtung Phosphor verschieben, der – da gesteinsbürtig – in natürlichen Ökosystemen nicht erhöht werden kann und in Agrarökosystemen aufgrund des Aufbrauchens der globalen, abbauwürdigen Phosphorvorkommen ebenfalls bald nicht mehr in ausreichendem Maße zur Verfügung stehen wird;
2) klimatische Extreme wie Hitzewellen und Dürren sich massiv auf die pflanzliche Fähigkeit zur Phosphoraufnahme und die mikrobielle Leistungsfähigkeit zur Phosphormobilisierung in Böden auswirken werden
In ihrem Zusammenspiel werden diese beiden Faktoren zur sogenannten „globalen Phosphorkrise“ beitragen, welche natürliche und Agrarökosysteme betreffen wird. Die hier eingesetzten potentiellen Maßnahmen (Applikation spezieller Mikroorganismen, Biostimulanzien, etc.) können eine nachhaltige Strategie zur Abmilderung dieser Phosphorkrise darstellen und sind damit von globaler Relevanz.